Stanovení účinnosti chemické dezinfekce vody ( chemické aspekty )
Konzultační den 20.6.2006 Ing. I. Peterová, SZÚ Praha Ing. I. Černý, Peal s.r.o. Praha
Vyhláška č. 252/2004 Sb. + vyhl. 187/2005 Sb. hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu
• Limity pro ukazatele v pitné vodě: (vol. chlor, ozon, chloritany) stanovují se v případě použití chloru, prostředků obsahující chlor, chlordioxidu, ozonu při úpravě vody
• Limity pro ukazatele v teplé vodě: ( vol. chlor, chlordioxid ) • Metody stanovení: (pravdivost, přesnost, mez detekce v % limitní hodnoty ukazatele)
Vyhláška č. 135/2004 Sb. § 16 ……..dezinfekce vody: (9) použít jen prostředky registrované dle zák. 120/2001 Sb. popř. v kombinaci s fyzikálními způsoby dezinfekce
Použití jiných než chlorových prostředků je možné za podmínky jejich stejné účinnosti jako požadované koncentrace chloru ???? ověření účinnosti (mikrobiologicky) stanovení reziduí ????????
Obecná pravidla pro dezinfekci pitné vody v SRN /dle SOVAK č. 12/2005/
rozlišují se : - dezinfekční prostředky (seznam viz následující schéma a používají se jen ty, jež odpovídají požadavkům dané normy - DIN)
zakázány jsou: radikály, chloraminy, H2O2 , KMnO4 , blíže nespecifikované chemické látky
- dezinfekční technologie (dány rozsahy a podmínky použití jednotlivých technologií)
Dezinfekce vody (povolené přípravky v SRN)
Chemické dezinfekční prostředky /konference ABAS + Peal, 2006, Praha; Houžvička, J. GHM Invest s.r.o. aj. zdroje/
chlor a chlorové přípravky odštěpující HOCl (chlor, chlornany, chlorderiváty IKA, elektrolýza solného roztoku) či jiné (ClO2)
bezchlorové technologie (aktivní kyslík – peroxidy, peroxosírany; ozon ) - nevzniká vázaný chlor - omezený dezinfekční efekt (silný oxidační, slabý reziduální)
- vykazují dezinfekční i oxidační efekt bez reziduálních účinků
Bezchlorové technologie aktivní kyslík (aplikován do bazénu pomocí): H2O2 nebo peroxosírany kombinace: aktivní kyslík + biguanidy (PHMB) [ PHMB mají reziduální dez. účinek] aktivní kyslík + Cl2 (použití kombinace v privátních bazénech)
ozon O3 (absence reziduálních účinků) O3 + Cl2
Bezchlorové technologie Ionizace iontů těžkých kovů emise iontů Cu / Ag : vykazuje baktericidní i algicidní účinky reziduální účinky nemá oxidační ani virucidní účinek (privátní bazény) kombinace Ag/Cu + chlor oligodynamické působení těžkých kovů ( Ag, Te, Ti aj.; nejčastějí Ag viz SAGEN) nouzové (jednorázové)použití pro studny ??
Elektrolýza solného roztoku: •
vznik chlornanového aniontu
jde o stejnou problematiku jako v případě použití chlorových preparátů Příklady: MIOX (Mixed Oxidants) Sterilox a j.
Technologie MIOX (Mixed Oxidants) Technologie směsných oxidantů – elektrolýzou slané vody • Nezpůsobují pach a chuť po chloru • Menší produkce DBPs (desinfection byproducts)
Elektrolyza solného roztoku v zařízení MIOX – roztok směsných oxidantů předpoklad: 91% volný chlor 5% ozon 2,3% chlordioxid 2,1% H2 O2 volné radikály ?????? vodík ??????
Srovnání MIOX a Cl2
Účinky na různé mikroorganismy
Použití
MIOX
v praxi
/Jindra, VaK Č. Budějovice/ • • • •
Solný roztok 1,8 kg/100 l Proud 220 V, 50 Hz, 10,2-10,8 A Průtok vody 13 l / hod. Chlorový ekvivalent (stanoven jodometricky s thiosíranem) anoda (pH = 7,4) 330 mg/l Cl2 ekvivalentu katoda (pH = 10,5) 210 mg/l „ roztok oxidantů do zásobní nádrže – aplikace MIOXu v síti 0,2 – 0,3 mg/l stabilita dezinfekčního činidla (v konc. 0,5-1,0 mg/l) – po 14 dnech měřitelný obsah aktivní složky [ metodou DPD]
Další technologie „ tekuté oxidy chloričité“ (ClO2) :
(Duochlorin, Duozon 100, Purogen aj.) •
• • • • • • • •
dezinfekce mikrobů odstranění pachů (fenoly, sulfan, aj.) zlepšit chuť ( odstranění aminů, fenolů aj.) redukce organických látek štěpí tuky (na karbonové kyseliny o kratším řetězci) odtranění event. jedy, odsíření, amoniak, Fe, Mn, kovy redukce aniontů (dusitany, siřičitany) oxidace chlorofylu (algicidní působení) zvýšení ORP
„tekuté oxidy chloričité“ (ClO2) • Redox potenciál = + 1460 mV • Kontrola koncentrace: - barevné srovnání s DPD reagenciemi (mimo laboratoř) - kvůli velkému oxidačnímu efektu měření provádět s chlor DPD – reagencie D (glycin)
Purogene (Harakech at al., Stanford Univerzity, USA1988)
• Stabilizovaný vodní roztok chlordioxidu • Vykazuje 4 log redukce při 0,75 mg/l (pH= 7; 23 °C) (testováno na: E. coli, P. aeruginosa, Y.enterocolytica, Kl.pneumoniae, Str. pyogenes g.A, S. typhimurium, B. subtilis) • Nereaguje s NH3, s org. látkami (absence THM) • Zásobní a pracovní roztok = měřeno jodometricky (20.000 mg/l ClO2 zás. a 200 mg/l ClO2 pracovní) • „účinná konc.“ 0,75 mg/l a reziduální 0,32 mg/l = měřeno DPD metodou
Inaktivace E. coli (pH=7; 23 °C) Purogene = 0,75 mg/l
Vliv pH na účinnost Purogenu:
pH = 5 - 8,7 (0,36 – 0,012 log řádu) pH = 3,5 ( 3,81 log řádu)
Spotřeba ClO2 v povrchové vodě /US EPA, 1998/
dávka ClO2
Čas (min) 3 1,4 mg / l 10 20 40 60
ClO2 (mg/l) 0,47 0,30 0,23 0,16 0,11
ClO2(mg/l) 0,76 0,98 1,08 1,11 1,11
ClO3(mg/l) 0,05 0,06 0,07 0,07 0,07
ORP - oxidačně redukční potenciál • Nechlorové preparáty a srovnání s chlorovými
Nechlorové
dezinfekční
preparáty
aktivní kyslík - na bázi H2 O2 Obsah: H2 O 2 250 –500 g/kg Dávkování: 0,25-0,5 l/ 10 m3 Koncentrace:
0,5 l / 10 m3 5 l / 10 m3
Účinnost za 30 min působení: [KTJ/ml] E. coli Ent. Výchozí faecalis denzita: 1680 140 4080 E.c. 0 (po 6 0 (po 2 2400 Ent.f. hod.) hod.) / / /
ORP (mV)
pH
Teplota Titrace s °C 0,002 mol/l KMnO4
203
8,02 24
211
8,06 24
2,7
Nechlorové
dezinfekční
preparáty
aktivní kyslík - na bázi peroxodisíranu Obsah: peroxodisíran disodný Dávkování: šoková koncentrace – 130 – 160 g/ 10 m 3 provozní konc. - 30 – 50 g/ 10 m 3 Koncentrace: Účinnost za 30 min působení : [KTJ/ml] E. coli Ent. faecalis 50 g / 10 m 3 18 (0 za 24 h.) >300 160 g / 10 m 3 16 (0 za 24 h) >300
Výchozí denzita: 1500 E. coli 1200 Ent. f.
ORP (mV)
pH
Teplota °C
280 245
8,01 8,02
24 24
ORP
roztoku H2 O2
ORP
pH (pufrováno fosfátovým pufrem) 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5
Roztok • . H 2O 2 :
Koncentrace H 2O 2 [mg/l] +/ 10 25 50 100 200 1385
[mV]
263 263 264 264 265 269 (343 před přidáním pufru)
*/ 1 ml KMnO4 0,01 mol/l = 0,85 mg H 2O 2 /l (menší přesnost) +/ koncentrace stanovena jodometricky (přesnost ± 10 %)
CHSK-Mn [mg/l] */ 3,84 7,00 12,92 27,61 67,18 290,07
Vztah pH a ORP ve zředěném roztoku H2 O2 •
.
Vztah pH a ORP ve zředěném roztoku H 2O 2 : 0,5 % roztok H 2O 2 pH 2,95 3,69 4,90 6,52 7,20 8,82
ORP [mV] 485 426 390 323 257 183
ORP roztoků chlornanu •
.
Vztah pH a ORP chlornan sodný •
.
